提出了著名的抽象设计变量理论，该理论的核心是以冲程时间比冲程时间周期时间作为抽象设计变量，由此推导出了液压冲击器结构与性能参数的整套设计公式，并对液压冲击器进行了系列的优化研究何清华教授以冲击器结构特征系数活塞前后腔有效面积比作为无量纲设计变量，对冲击器进行了优化设计。非线性研究方法采用线性研究方法可揭示液压冲击器结构的本质关系，有确切的数学表达式，求解方便，但它忽略了许多影响因素，需用经验系数修正。液压冲击器是个由活塞配流控制阀和蓄能器等部件组成的相互制约的运动系统，为了较精确地揭示其运动规律和物理特性，非线性研究方法越来越受到人们的重视。早在世纪年代，国外就有人将计算机数字仿真技术应用于风动凿岩机的研究，并指出这种研究方法能够获得较为精确的结果。年，日本学者槌口正雄提出了种液压冲击装置的非线性数学模型年，北京科技大学的学者提出了个以蓄能器压力为工作压力的非线性数学模型，并求得了稳定的仿真数字解年，中南工业大学何清华教授使用状态切换法建立了全面的数学模型，提出了准匀加速计算法法，并对各状态切换间的误差进行了修正，提高了仿真精度年，北京科技大学陈孝忠陈定远教授建立了冲击机构非线性数学模型，并用语言编写了仿真程序，取得了与实测结果较为致的仿真数据。二蓄能器的研究液压冲击器的所有运动体工作时始终处于剧烈的变速运动状态，其配流控制阀的换向频率高达要求在极短的时间内完成大开口量的油路切换动作，压力流量变化都非常剧烈，系统不可避免地存在压力脉动和液压冲击。因此，液压冲击器系统中设置蓄能器的目的就是为了吸收这种压力脉动和液压冲击，同时在正常工作时吸收供过于求的能量，当系统短时间内需要大量压力油时，蓄能器可补充供不应求的能量，这样可减小液压泵的容量，从而减少电机功率消耗和系统发热。冲击活塞配流控制阀和蓄能器三者耦合运动完成液压冲击器正常而有效的工作，蓄能器是液压冲击器的重要组成部件，其设计好坏直接影响液压冲击器的整机性能，因此人们对蓄能器进行了大量的研究工作。提出了回油蓄能器的参数设计方法以集中参数为基础，建立了高压隔膜式蓄能器的动态模型，分析了蓄能器系统的频率特性，在此基础上，进步分析了蓄能器与液压冲击器的耦合特性，得出了最优工作参数比通过实验测定液压碎石机的蓄能器工况，研究了蓄能器充气腔容积和充气压力的变化对液压碎石机性能的影响。三钎尾反弹能量吸收装置及防空打装置的研究液压冲击器工作时不可避免地会出现钎尾冲击反弹现象和空打现象，因此，钎尾反弹能量吸收装置与防空打装置的工作性能对液压冲击器的使用寿命起着很大的影响。国内有关专家系统分析了钎尾反弹的因素，探讨了钎尾反弹能量吸收的方法建立了防空打缓冲过程的数学模型并进行了仿真研究进行了钎尾反弹能量吸收装置及防空打装置的计算机仿真研究和优化设计应用波动力学理论，导出了冲击器各部件的回弹速度计算公式，并指出回弹的能量可通过冲击器各部件的合理设计而加以利用中南工业大学液压工程机械研究所研制了二级防空打缓冲装置，该装置充分利用了钎尾反弹能量吸收装置的能力，是种创新研究。四液压冲击器输出参数调节的研究冲击凿岩破碎理论与实践表明对于种确定的工作对象如岩石路基等，均存在个特定单位最优冲击能与之相匹配，只有在这最优的单位冲击能作用下，工作对象破碎过程所消耗的能量才最少。因此，在凿岩破碎作业过程中，当工作对象的物理性质如硬度或具体工作状挽。如凿岩爆破工艺的平巷中深孔掘进发生变化时，为了降低凿岩破碎成本和提高生产效率，出现了输出工作参数可以调节的液压冲击器。事实上，液压冲击器能实现变参数输出的特点也正是其取代气动冲击器的个重要原因，因为气动冲击器只有个恒定的活塞行程，是不可调节的。目前，世界上许多液压冲击机械制造商纷纷推出些行程可调的液压冲击器系列产品，如瑞典公司于世纪年代率先推出了系列三挡液压凿岩机美国公司型自动调节行程液压凿岩机法国公司的型三挡液压凿岩机以及日本三菱商事株式会社的型液压碎石机。中南工业大学也于年代首先进行了这方面的研究工作，成功研制了系列自动换挡液压凿岩机，并已开始用于生产实践，填补了国内空白。上述液压冲击器都是基于行程反馈原理设计的，这些液压冲击器输出工作参数的调节主要是通过改变系统的输入压力流量，或增设多个回程反馈信号孔，通过控制各信号孔的开关来调节活塞行程，以改变液压冲击器的冲击能和冲击频率。由于受到结构的限制缸体上不可能设置太多回程反馈信号孔，这种原理只能实现液压冲击器工作参数的有级调节，在使用过程中冲击能与冲击频率调节不方便，并且冲击能和冲击频率的同步增减引起主机功率变化很大，限制了液压冲击器工作范围的扩大和工作效率的提高。因此，在主机功率变化不大的情况下，开发无级调节工作参数的液压冲击器就成了研究热点。中南工业大学液压工程机械研究所提出了基于压力反馈原理无级调节工作参数的构想，并推充排油情况如图所示。经推导可得活塞回程加速阶段初期，蓄能器的充油量为式中液压泵的供油流量，回程时活塞前腔的峰值流量其值为图蓄能器工作图在活塞回程加速阶段末期，蓄能器的排油量为式中配流阀回程换向时的油液消耗量其值为在活塞回程制动阶段以及冲程加速阶段初期，蓄能器充油量为式中冲程时活塞后腔的峰值流量其值为在活塞冲程加速阶段后期，蓄能器排油量为式中配流阀冲程换向时的油液消耗量其值与配流阀回程换向时的油液消耗量相等。显然，在活塞的个运动周期中，蓄能器的充排油量应当相等，即应有求解上式可得液压泵的供油流量为另外，由上述分析可知，在般情况下，蓄能器的充排油变化是交替产生的，所以在单次工作循环中，蓄能器的最大容积变化应是上述四项值中的最大值。此值即为蓄能器的工作容积，表示为由于液压冲击机构的工作频率很高，在工作过程中蓄能器的气体体积和压力变化都很快，般认为可忽略蓄能器的热量交换过程，而将其气体状态变化过程视为绝热过程，根据范德瓦斯定律，有在液压凿岩机正常工作时，般要求蓄能器的隔膜振动偏离中间位置的距离基本相等。在蓄能器最大和最小压力位置上使用上式，则有整理得蓄能器充气容积为式中蓄能器最大和最小工作压力之比，可得则蓄能器的充气压力为式中蓄能器隔膜处于中间位置时的压力，可认为等值于液压冲击机构的供油压力，。活塞防空打装置的设计液压凿岩机般都会出现空打现象。为了避免因空打而引起活塞打击机体造成机壳零件的损坏，冲击机构应装设防空打装置。防空打通常采用下面的两种方法。第种方法是将防空打装置于活塞腔，在凿岩机机头部分设置空打套和空打油垫。当活塞冲程超过预定冲击点位置时，活塞就打在空打套上，再通过与高压油相通的油垫来缓冲。这种方法非常可靠，丝毫不影响活塞的运动，但结构比较复杂，而且必须增加条连接主机壳上高压油腔与机头上油垫的油路，增加了加工和密封的困难。因此，该法适用于重型液压凿岩机。第二种方法是在活塞腔里设置空打油垫。当活塞越位时，活塞台肩就进入缓冲油垫区，依靠密闭油腔产生的油垫来起缓冲作用，吸收活塞的冲击力。这种方法简单可靠，基本能消除活塞空打时的机械撞击。本次设计的液压冲击机构采用第二种防空打方法，其结构如图所示其工作原理是当活塞空打时，配流阀已完成冲程换向，高压油进入活塞前腔，但此时的液压力尚不足以令活塞马上停止运动，活塞台肩仍以较高的速度进入缓冲油垫区，缓冲区的油液被全部地封闭起来，只能通过给定的节流间隙排出，从而使被封闭的油液压力进步升高，产生适当的液压抗力与活塞惯性力相对抗，以达到使活塞迅速减速制动的目的。根据缓冲过程中活塞加速度的变化情况，可以将缓冲过程划分为两个阶段第阶段为等减速缓冲阶段，第二阶段为变减速缓冲阶段。为了分析解决问题的方便，建立了如图所示的坐标系，以坐标零点作为两个缓冲阶段的分界点。当时，活塞处第阶段缓冲区当时，活塞处于第二阶段缓冲区。图防空打装置结构简图等减速缓冲阶段分析由于活塞空打时配流阀己完成冲程换向，即前腔与高压油相通，后腔与回油相通，则此时活塞的动力学方程为解此方程可得活塞在等减速缓冲阶段的加速度为假设活塞进入等减速缓冲区初始时刻的速度为活塞运动的最大速度,则活塞在等减速缓冲阶段的速度为根据前面的分析可知，活塞在等减速阶段的运动行程为，若设活塞在此阶段的运动时间为，则有由及式得活塞到达坐标零点时的速度为变减速缓冲阶段分析活塞台肩到达图所示的坐标零点进入第二阶段缓冲区后，如图所示。由于此时油液几乎全部被封闭起来，只能通过活塞与缸体间的环形缝隙流出，所以缓冲腔内油液压力急剧升高，此时活塞的动力学方程为式中缓冲腔内油液压力，图活塞在第二缓冲区因前腔通高压油，缓冲腔与前腔的压力差较小，所以可忽略缓冲腔向前腔的油液泄漏，若再忽略油液的可压缩性及剪切流的影响，则根据流体力学可得缓冲腔油液的泄漏量为式中活塞与前支撑套之间的间隙，。由于活塞运动从缓冲腔流出的油液流量为显然有联立式可得为了便于计算，可忽略回油背压，则由和式得式中若令，则，代入上式得解上式，并考虑初始条件时可得活塞在变加速缓冲阶段的运动速度为令，则得活塞运动停止时的最大位移为此式即可作为活塞防空打缓冲油垫区的设计计算公式。结论经过个月的艰辛努力，我的大学毕业设计终于圆满完成了，当我画上最后设计中的最后笔时，我心情无比舒畅，好像我通过自己的努力完成了项重大的工程。通过这次毕业设计，我得到了很大的收获，学到了很多的专业知识。本次毕业设计是在我学完了大学的全部基础课专业基础课后也是在我即将离开学校走上工作岗位之前对在大学里所学课程进行的次全面的深入的综合性的总复习，也是次理论联系实际的实践，是我的次极好的学习机会。因此它在我大学四年的学习中占有积极重要的地位，是不可替代和磨灭的。就我个人而言，通过本次毕业设计我对自己在大学中所学的知识进行次全面的回顾，并在此基础上进步提高了自己的专业素质，也是对自己将来从事的工作进行次适应性的训练。无论是机械结构设计液压系统的设计还是画图能力等方面都得到了很大的巩固和提高，从而锻炼了自己在